محققان با استفاده از مدل‌های ریاضی موجود بر روی یک مدل کلی از حلزون گوش، لایه جدیدی از پیچیدگی حلزون را نشان داده‌اند. این یافته‌ها درکی تازه در مورد ظرفیت و دقت قابل توجه شنوایی انسان فراهم می‌کند.

به نقل از ساینس‌دیلی، فیزیکدانان دانشگاه ییل مجموعه پیچیده و ناشناخته‌ای از «حالت‌ها» را در گوش انسان کشف کرده‌اند که محدودیت‌های مهمی را برای تقویت صداهای ضعیف، تحمل انفجارهای پر سر و صدا و تشخیص طیف خیره‌کننده فرکانس‌های صدا در گوش ایجاد می‌کند.

بنجامین ماچتا (Benjamin Machta)، استادیار فیزیک در دانشکده علوم و هنر ییل و یکی از اساتید ارشد این دانشگاه می‌گوید: ما تصمیم گرفتیم بفهمیم که چگونه گوش می‌تواند خود را تنظیم کند تا صداهای ضعیف را تشخیص دهد. اما برای رسیدن به انتهای این موضوع، به مجموعه جدیدی از حالت‌های مکانیکی فرکانس پایین برخورد کردیم که احتمالا حلزون گوش از آنها پشتیبانی می‌کند.

در انسان، صدا به سیگنال‌های الکتریکی در حلزون گوش تبدیل می‌شود. انسان‌ها قادرند صداهایی را با فرکانس‌هایی در سه مرتبه بزرگی و بیش از یک تریلیون برابر قدرت تا ارتعاشات کوچک هوا تشخیص دهند.

هنگامی که امواج صوتی وارد حلزون می‌شوند، به امواج سطحی تبدیل می‌شوند که در امتداد غشای پایه‌ای پوشیده از موی حلزون حرکت می‌کنند.

هر تُن خالص در یک نقطه در امتداد این اندام مارپیچی به صدا در می‌آید. سلول‌های مویی در آن مکان به مغز شما می‌گویند که چه صدایی می‌شنوید.

این موها کار دیگری نیز انجام می‌دهند. آنها به عنوان تقویت کننده‌های مکانیکی عمل می‌کنند و انرژی را به امواج صوتی پمپاژ می‌کنند تا با اصطکاک مقابله کنند و به آنها کمک کنند به مقصد مورد نظر خود برسند. به گفته محققان، پمپاژ درست مقدار انرژی و انجام تنظیمات مداوم، برای شنوایی دقیق بسیار مهم است.

اما این‌ها مجموعه‌ای از حالت‌های شنوایی در حلزون گوش هستند که به خوبی مستند شده‌اند و تیم ییل موفق به کشف مجموعه دوم و گسترده‌ دیگری از این حالت‌ها در حلزون گوش شده‌اند.

در این حالت‌های توسعه‌یافته، بخش بزرگی از غشای پایه واکنش نشان می‌دهند و حتی برای یک تُن با هم حرکت می‌کنند. این پاسخ جمعی محدودیت‌هایی را در مورد نحوه واکنش سلول‌های مویی به صدای ورودی و نحوه پمپاژ انرژی سلول‌های مویی به غشای پایه ایجاد می‌کند.

از آنجایی که این حالت‌های تازه کشف‌شده فرکانس‌های پایینی را نشان می‌دهند، محققان معتقدند یافته‌های آنها ممکن است به درک بهتر شنوایی با فرکانس پایین که هنوز یک حوزه فعال تحقیقاتی است، نیز کمک کند.